JPH022475B2

JPH022475B2 -

Info

Publication number: JPH022475B2
Application number: JP58123032A
Authority: JP
Inventors: Kenichiro Futamura; Keiichiro Ootsu; Takeshi Higuchi; Kenji Takenaka
Original assignee: Taiho Kogyo Co Ltd; Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK
Current assignee: Toyota Industries Corp; Taiho Kogyo Co Ltd
Priority date: 1983-07-06
Filing date: 1983-07-06
Publication date: 1990-01-18
Also published as: JPS6013991A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕本発明は、斜板式コンプレツサに関するもので
ある。

〔従来技術〕

従来より、例えば自動車の空調システムには、
軸と平行に設けられた複数個のシリンダボアをも
つシリンダブロツクと、該シリンダブロツク内に
おいて回転軸により回転される斜板と、該シリン
ダボア内に摺動自在に嵌合されたピストンと、該
ピストンと該斜板との間に介在し、該斜板の回転
により該ピストンを往復運動させるシユーとで構
成される斜板式コンプレツサが使用されている。

この斜板式コンプレツサにおいて、一般に斜板
やシユーには、アルジル合金等のように母材マト
リツクス中に硬質粗大粒子が分散したアルミニウ
ム合金が多用されている。しかしながら、母材の
マトリツクスを形成するアルミニウム、あるいは
アルミニウム合金が凝着しやすいために、無潤滑
の状態とか、摺動荷重が大きいような苛酷な摺動
条件下では焼付きししやすいという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題を克服するもので、耐焼付性
に優れた、斜板式コンプレツサを提供することを
目的とする。

〔発明の構成〕

本発明の斜板式コンプレツサは、前記斜板およ
び前記シユーの少なくとも一方を、アルミニウム
またはアルミニウム合金のマトリツクス中に初晶
シリコン、アルミニウム―マンガン、アルミニウ
ム―クロム等の硬質粗大粒子が分散した組織をも
つ母材とし、その摺動面は、母材マトリツクスよ
り突出し、少なくとも過半数の上端が略平となつ
た硬質粗大粒子の上端面で形成されていることを
特徴とするものである。

本発明の斜板式コンプレツサにおいて斜板と
は、シリンダブロツク内において回転軸により回
転されて揺動する部品をいう。シユーとは、該斜
板の摺動面と摺動し、該斜板の回転によりピスト
ンを往復運動させる部品をいう。シユーとしては
半球状のシユー、あるいは平板状で、ボールを介
してピストンを往復運動させる平板状シユーのい
ずれでもよい。

本発明の斜板式コンプレツサの他の部品、例え
ばピストン、回転軸、シリンダブロツク等は従来
の斜板式コンプレツサ部品と同一のものでよい。

本発明の斜板式コンプレツサを特徴づける斜板
およびシユーの少なくとも一方は、母材としてア
ルミニウムまたはアルミニウム合金のマトリツク
ス中に硬質粗大粒子が分散した金属組織をもつ。
この代表的な母材材料としては、アルジル合金と
して知られているようにシリコン含有量が13〜30
重量％程度の高いシリンダ含有率をもち、金属組
織中に初晶シリコンの粗大粒子を有するものがあ
げられる。この初晶シリコンは粒径20〜500ミク
ロン、硬さがHvで950〜1150の塊状結晶である。
この他、母材材料として、粒径10〜500ミクロン、
硬さHv550〜650のアルミニウム―マンガンの塊
状金属間化合物をもつアルミニウム―マンガン合
金、粒径10〜500ミクロン、硬さHv350〜450のア
ルミニウム―クロムの塊状金属化合物をもつアル
ミニウム―クロム合金、粒径10〜500ミクロン、
硬さHv700〜850のアルミニウム―シリコン―マ
ンガンの塊状金属間化合物をもつ、アルミニウム
―シリコン―マンガン合金、粒径15〜500ミクロ
ン、硬さHv550〜650のアルミニウム―鉄―マン
ガンの塊状金属化合物をもつアルミニウム―鉄―
マンガン合金がある。なお、ここでマトリツクス
とは硬質粗大粒子の周囲に存在する金属相をい
う。マトリツクスは主としてアルミニウムまたは
アルミニウム合金で形成されている。なお、アル
ミニウム合金中にみられる比較的小さな針状の共
晶シリコン、アルミニウム―鉄金属間化合物、樹
枝状のアルミニウム―ニツケル金属間化合物等の
結晶マトリツクスの成分と考えることができる。
共晶シリコン等の小さい結晶が突出し、摺動面を
構成してもよい。

硬質粗大粒子の硬さはHv300以上、より好まし
くはHv600以上で、平均粒径が10μ以上、より好
ましくは平均粒径が20〜100μのものをいう。代
表的な硬質粗大粒子は、上記したように初晶シリ
コン結晶、アルミニウム―マンガン金属間化合
物、アルミニウム―シリコン―マンガン金属間化
合物、アルミニウム―鉄金属間化合物、アルミニ
ウム―クロム金属間化合物等である。

本発明を特徴づける斜板式コンプレツサの斜板
およびシユーの少なくとも一方の摺動面は、母材
マトリツクスより突出し、上端が研削、研磨等で
略平となつた硬質粗大粒子の上端面で形成されて
いる。

この硬質粗大粒子は、母材を構成する硬質粗大
粒子と同種のものである。しかし、摺動面を形成
する硬質粗大粒子はその上面が平となつている。
なお、摺動面に突出している硬質粗大粒子の全上
側投影表面積を100％とした場合、その50％以上
が研削または研磨されて平となつているのが好ま
しい。全摺動面積に対する上端が略平らとなつた
硬質粗大粒子の全上側投影面積の割合は、11〜42
％程度、より好ましくは15〜35％がよい。なお、
硬質粗大粒子の割合が増すと母材マトリツクスの
機械的強度が低下する。

本発明においては、斜板やシユーの母材マトリ
ツクスの表面は、摺動面を構成する硬質粗大粒子
の上端面より低い位置になり、従つて硬質粗大粒
子の回りに凹部が形成される。この母材マトリツ
クスの表面と、硬質粗大粒子の上端面で構成され
る面との間の高さは0.3μ以上で硬質粗大粒子の平
均粒径の１／３以下であることが好ましい。より
好ましくは、この高さは0.3〜1μ程度が良い。

なお、アルジル合金を母材とした代表的な摺動
面の顕微鏡写真を第１図に示す。さらに、この摺
動面の凹凸を表面粗さ計で測定した結果を第２図
に示す。第１図、第２図より硬質粗大粒子の直径
は約50ミクロンでその上端が平面化されているの
がわかる。

硬質粗大粒子の周囲の凹部となる母材マトリツ
クス表面には、斜板式コンプレツサで用いられる
潤滑油が保持される。

次に本発明の斜板式コンプレツサの斜板やシユ
ーを製造する代表的な方法を説明する。まず摺動
面となる表面をていねいに研磨、あるいは研削す
る。この研磨、研削工程において摺動面を形成す
る硬質粗大粒子の上端を平面化する。なお、この
研削、研磨において硬質粗大粒子が表面より脱落
しないように、あるいは欠けないようにする必要
がある。このため、この研削、研磨工程は、摺動
面をラツプ仕上げ、ペーパ仕上げ、砥石仕上げ等
を行ない、さらにバフ研磨を行なうのが好まし
い。これによつて表面に表出している硬質粗大粒
子の上端が削り取られて平面化する。次に研削、
研磨された面を化学研磨、あるいは電解研磨して
化学的に母材マトリツクスの表面のみを選択的に
溶解し、上端が研磨研削されて平面となつた硬質
粗大粒子を母材マトリツクスより突出させる。こ
の化学研磨、電解研磨の研磨時間を調節すること
により、母材マトリツクス表面の溶解深さを任意
に選択することができる。化学研磨としては、例
えば、苛性ソーダあるいは苛性カリの10〜30重量
％の水溶液を用い、20〜60℃の温度で10秒〜60秒
化学研磨することにより、本発明の目的に合う程
度のマトリツクスの選択的溶解が可能である。な
お、電解研磨の場合には例えば、クロム酸が飽和
したリン酸水溶液を用い、60〜90℃で、３アンペ
ア／ｄm²〜100アンペア／ｄm²の電流密度で１〜
30秒電解研磨することにより同様のマトリツクス
部の選択的溶解が可能となる。以上のようにして
上端が平らな硬質粗大粒子を母材マトリツクスか
ら突出させるとよい。

硬質粗大粒子が突出した母材マトリツクスの上
面に固体潤滑剤層を形成し、この固体潤滑剤層が
摺動面に表出することにしてもよい。固体潤滑剤
層としては、例えば二硫化モリブデン、二硫化タ
ングステン、グラフアイト、窒化硼素、酸化鉛、
フツ素樹脂等の粉末、鉛、インジユウム、錫等の
軟質金属を用いることができる。母材マトリツク
スの上面に固体潤滑剤を形成するには、まず、母
材マトリツクスより突出する硬質粗大粒子の周囲
の凹部に、固体潤滑剤を含む熱硬化性樹脂ペース
トを塗布し、これを常温あるいは熱を加えること
によつて、あるいはその他の方法で固化するとよ
い。なお固体潤滑剤が鉛等の軟質金属の場合に
は、メツキ等で固体潤滑剤層を形成することがで
きる。

また、母材マトリツクスの表面を酸化アルミニ
ウムとし、特にはその表面を陽極酸化して酸化ア
ルミニウムのアルマイト層とし、その酸化アルミ
ニウム層の上面に固体潤滑剤層を摺動面に表出さ
せることにしてもよい。母材マトリツクスの表面
を酸化アルミニウム層とする場合には、固体潤滑
剤層を形成する前に通常の陽極酸化処理を行な
い、母材マトリツクスの表面のアルミニウムを酸
化して陽極酸化被膜層例えば硬質陽極酸化被膜層
とするとよい。酸化アルミニウム層は特に厚くす
る必要はなく３〜8μ程度でよいが、場合によつ
てはそれ以上でもよい。

本発明の斜板式コンプレツサにおいては、斜板
又はシユーのいずれか一方の摺動面のみ、母材マ
トリツクスより突出し少なくとも過半数の上端が
略平らとなつた硬質粗大粒子の上端面で形成され
ていてもよいし、あるいは、斜板とシユーの双方
の摺動面が、前記硬質粗大粒子の上端面で形成さ
れていてもよい。

〔発明の効果〕

本発明の斜板式コンプレツサにおいては、摺動
条件が最も厳しい斜板及びシユーの少なくとも一
方の母材は、アルミニウム又はアルミニウム合金
のマトリツクス中に硬質粗大粒子をもち、その摺
動面は、母材マトリツクスより突出し少なくとも
過半数の上端が略平らとなつた硬質粗大粒子の上
端面で構成されている。従つてこの摺動面には、
凝着しやすく耐焼付性低下の主な原因となるアル
ミニウムあるいはアルミニウム合金の母材マトリ
ツクスが表出していない。このために本発明の斜
板式コンプレツサは優れた耐焼付性を示す。

また、本発明の斜板式コンプレツサは、摺動面
を形成する硬質粗大粒子の上面が平らな面となつ
ているために、斜板とシユーとが摺動する際にこ
れら硬質粗大粒子が欠け落ちて脱落することを極
力防止できる。したがつて、耐摩耗性にも優れた
ものとなる。

また、上端が平面化された硬質粗大粒子の周囲
の凹部の母材マトリツクス表面上にに潤滑油が保
持されるため、斜板やシユーの摺動面への潤滑油
の供給がスムースとなり油膜の形成が確実とな
る。そのため本発明の斜板式コンプレツサは一層
優れた耐焼付性を示す。また母材マトリツクス上
面に固体潤滑剤層を形成し、この固体潤滑剤層が
摺動面に表出することにした場合には、斜板式コ
ンプレツサの始動初期のように、潤滑油が一時的
に供給されない様な条件下で斜板式コンプレツサ
が運転された場合であつても、固体潤滑剤層の働
きによつて耐焼付性に一層優れた斜板式コンプレ
ツサ板が得られる。

〔実機テスト１〕本発明の代表的な斜板式コンプレツサの断面図
を第３図に示す。第３図において５はシリンダブ
ロツクであり、このシリンダブロツク５内には回
転軸６が軸受７、８を介して回転自在に軸支さ
れ、この回転軸６には、斜板９が連結固定されて
いる。そして前記シリンダブロツク５には放射状
等間隔位置にシリンダボア１０がそれぞれ形成さ
れ、各ボア１０内には、ピストン１１が摺動自在
に嵌合されている。このシリンダブロツク５の左
端開口部には、バルブプレート１２及びフロント
シリンダヘツド１３とにより閉塞され、右端開口
部にはバルブプレート１４及びリヤシリンダヘツ
ド１５により閉塞されている。

前記ピストン１１の中央部分には斜板９の外周
部分を受け入れる凹陥部１１ａが形成され、この
凹陥部１１ａの軸方向対向面には、それぞれ球状
凹陥部１１ｂが形成されている。そして斜板９の
端面には、半球状のシユー１６が摺接され、前記
斜板９の回転をピストン１１に往復運動として伝
達するようになつている。なお以上の構成は基本
的には従来の斜板式コンプレツサの構造と同一で
ある。

この斜板式コンプレツサでは、斜板９の摺動面
が従来のものと異なつている。即ち、斜板９は18
％Si―4.5％Cu―0.6％Mg残部Alの合金を母材と
し、その初晶シリコンの大きさを30〜65μm、初
晶シリコンの硬さをHv950〜1150、初晶シリコン
の全上側投影面積を14％、母材マトリツクスり表
面より初晶シリコンの上端面の高さを0.6μmとし
た。なお、摺動の相手材であるシユー１６の母材
は鉄鋼で、浸炭焼入処理を施し硬さをHv820とし
たものである。

この斜板式コンプレツサの実機テストを実施す
るため、同じようにして作つた斜板式コンプレツ
サ５台について、低温における高速回転起動テス
トを実施した。本斜板式コンプレツサでは試験し
た５台中５台とも上記のサイクルテストに合格し
た。

更に、上記した斜板式コンプレツサにおいて、
シユーの母材をJIS―SACMとし、イオン窒化処
理を施し、硬さをHv1000とした場合についても、
前述同様にサイクルテストを行なつた。この場合
にも試験した５台中５台とも上記サイクルテスト
に合格した。

なお、参考のために硬質粗大粒子が突出しない
斜板を具備した従来の斜板式コンプレツサのサイ
クルテストも行なつた。この場合シユーとして、
浸ボロン処理を施し硬さをHv1600としたものを
使用した場合には５台中３台しか合格しなかつ
た。シユーとして、S45Cを母材とし焼入を行な
い硬さをHv550としたものを使用した場合には、
５台中１台しか合格せず、又、シユーとしてNi
―Ｐ無電解メツキ処理を施し硬さをHv800とした
ものを使用した場合には５台中合格したものはな
かつた。

〔実機テスト２〕斜板の母材として実機テスト１の斜板と同じア
ルジル合金を使用した。そして斜板の摺動面には
上端が略平らとなつた初晶シリコンを母材マトリ
ツクスの表面より0.8μm突出させた。また斜板の
摺動面全面に、二硫化モリブデン粒子およびグラ
フアイト粒子をエポキシ樹脂で固定した固体潤滑
剤層を形成した。

実機テスト１の斜板に代えて、上記斜板を用い
他の本発明の斜板式コンプレツサを作つた。なお
斜板の相手材であるシユーとしては、鉄鋼を母材
として浸炭焼入処理を施し、硬さをHv820とした
もの、SUJ―２を焼入れし、Hv780としたもの、
およびSCM材にタフトライド処理を施し、
Hv900としたものの３種類を用いた。

実機テスト用に、シユー１種類毎に５台、合計
15台の斜板式コンプレツサを作り、実機テスト１
と同じ低温における高速回転起動テストを実施し
た。テストを実施した15台の斜板式コンプレツサ
はいずれもテストに合格し、焼付等の不都合はみ
られなかつた。

（実機テスト３）斜板の母材として実機テスト１の斜板と同じア
ルジル合金を用い斜板を作つた。そしてこの斜板
の摺動面を形成する母材表面に上端が略平らとな
つた初晶シリコンを突出させた。また初晶シリコ
ンの突出している母材マトリツクス表面を陽極酸
化し、約5μmのアルマイト層を作成した。なお、
アルマイト層の表面から突出している初晶シリコ
ンの上端までの高さは約0.3μmであつた。さらに
このアルマイト層の表面を含む全摺動面に実機テ
スト２と同じ固体潤滑層を形成した。

実機テスト１の斜板に代えて、上記斜板を用
い、さらに他の本発明の斜板式コンプレツサを作
つた。なお斜板の相手材であるシユーとしては、
鉄鋼を母材として浸炭焼入処理を施し、硬さを
Hv820としたもの、SKH―９を焼入れし、
Hv950としたもの、SCM材にタフトライド処理
を施し、Hv900としたものの３種類を用いた。

【図面の簡単な説明】

第１図は硬質粗大粒子が突出した摺動面の顕微
鏡写真図、第２図は同じ摺動面の表面粗さの測定
結果を示す線図、第３図は本発明の一実施例の斜
板式コンプレツサの断面図である。図中、５はシリンダブロツク、６は回転軸、９
は斜板、１０はシリンダボア、１１はピストン、
１６はシユーを示す。

Claims

【特許請求の範囲】１軸と平行に設けられた複数個のシリンダボア
をもつシリンダブロツクと、該シリンダブロツク
内において回転軸により回転される斜板と、該シ
リンダボア内に摺動自在に嵌合されたピストン
と、該ピストンと該斜板との間に摺動自在に介在
し、該斜板の回転により該ピストンを往復運動さ
せるシユーとで構成されるコンプレツサにおい
て、前記斜板および前記シユーの少なくとも一方
を、アルミニウムまたはアルミニウム合金のマト
リツクス中に初晶シリコン、アルミニウム―マン
ガン、アルミニウム―クロム等の硬質粗大粒子が
分散した組織をもつ母材とし、その摺動面は、母
材マトリツクスより突出し、少なくとも過半数の
上端が略平となつた硬質粗大粒子の上端面で形成
されていることを特徴とする斜板式コンプレツ
サ。２少なくとも母材マトリツクスより突出した硬
質粗大粒子の周囲の該母材マトリツクス表面上に
は固体潤滑剤層が形成され、摺動面は該固体潤滑
剤層の表面を含む特許請求の範囲第１項記載の斜
板式コンプレツサ。３母材マトリツクスは、その表面が酸化アルミ
ニウム層となつており、その酸化アルミニウム層
の上面に摺動面に表出する固体潤滑剤層を有して
いる特許請求の範囲第１項記載の斜板式コンプレ
ツサ。４全摺動面積に対する上端が略平らとなつた硬
質粗大粒子の全上側投影面積は11〜42％である特
許請求の範囲第１項記載の斜板式コンプレツサ。５硬質粗大粒子の平均粒径は10〜100μであり、
母材マトリツクスの表面よりの該硬質粗大粒子の
上端面の高さは平均0.3〜0.8μである特許請求の
範囲第１項記載の斜板式コンプレツサ。